复合胶凝材料井壁高强混凝土的性能与水化机理

对于冻结法施工的高强井壁大体积混凝土,内壁的中心温度可达80 ℃,而井筒外壁内侧的温度在10 ℃左右,这种温度的差异必然导致井壁混凝土开裂,导致耐久性下降。针对这些问题,研究了适于井壁高强混凝土用复合胶凝材料的水化特征及其对C70混凝土性能的影响。结果表明：复合胶凝材料的总水化热是井壁混凝土用常规胶凝材料水化热的一半;从28 d到180 d,复合胶凝材料配制的C70混凝土抗压强度持续增长14.8%,且孔隙率低,有害孔减少,混凝土具有很好的抗裂性;XRD和SEM试验表明,复合胶凝材料配制的C70混凝土水化180 d 后无Ca(OH)2晶体存在,主要水化产物为致密的Ⅲ型C-S-H凝胶。     

冻结井壁高强高性能混凝土配制及应用

深冻结井筒采用高强高性能混凝土井壁,可减小冻结孔布置圈径,减少冻结孔数量,节省冻结孔施工时间和管材费用;同时可减小井壁厚度,减少掘进量,加快掘进速度,取得较好的技术经济效益。对冻结井壁高强高性能混凝土进行了配制试验研究,得到了最优配合比,并成功地应用于巴愣煤矿3个深冻结立井工程,取得了很好的效果。     

低水化热高强高性能混凝土试验与应用

程村矿井设计冻结深度485m，要求井壁内、外层浇筑的混凝土具有低水化热、早强、高密实、防裂、防水性好的特点。试验中研究了C40～C60混凝土的强度及性能等内容，结果成功应用于现场实践，取得了满意的效果。     

钢渣作胶凝材料和细集料制备高性能砂浆的研究

本文通过测试钢渣粉的活性、安定性和钢渣砂的颗粒级配、含水率、含泥量、吸水率、安定性等基本性能,研究陈化龄期对钢渣砂安定性的影响。利用安定性合格、级配合理的钢渣砂、钢渣粉、矿渣粉、激发剂和工作性能、凝结时间调节组分,通过配合比设计制备出工作性能良好、凝结时间合理、力学性能优良的高性能砂浆,并对其体积稳定性能进行研究。     

某选铁尾矿制备胶凝材料的研究

为了综合利用铁尾矿资源,试验以铁尾矿为一种掺料,制备出了能达到一定力学强度的胶凝材料,其强度能达到标号为32.5的通用硅酸盐水泥的强度要求。考虑各因素后确定的配比为:铁尾矿20%,高炉矿渣53.5%,水泥熟料20%,二水石膏6%,早强剂氯化钠0.5%。这种材料既可以替代低标号的水泥、混凝土,又可以作为采用充填法开采的铁矿矿山的胶结充填材料。     

低水化热高强高性能混凝土试验与应用

程村矿井设计冻结深度 4 85m ,要求井壁内、外层浇筑的混凝土具有低水化热、早强、高密实、防裂、防水性好的特点。试验中研究了C40 ～C60 混凝土的强度及性能等内容 ,结果成功应用于现场实践 ,取得了满意的效果。     

高性能喷射混凝土参数优化研究

采取以下技术措施， 研制出高性能喷射混凝土： （１） 研制高活性细掺料， 提高胶凝材料的强度和粘聚性； （２） 确定粗细骨料最佳配比， 提高骨料强度； （３） 提高胶凝材料与骨料界面的强度； （４） 降低用水量， 并实施养护． 工业性试验结果表明， 回弹率降到１０ ％ 以下， 粉尘降到２０ ｍｇ／ｍ３ 以下， 喷射混凝土强度达到３５－６ ＭＰａ ， 巷道总成本降低２０ ％ ．     

苯丙乳液改性水泥基充填胶凝材料性能研究

为解决某金矿采用细粒级尾砂充填造成的料浆泌水率高、和易性差、充填体质量低等问题,研究采用苯丙乳液作为改性剂,对比分析了不同掺量的苯丙乳液对水泥基充填胶凝材料性能的影响.研究发现,随着苯丙乳液掺量的增加,充填料浆流动度、坍落度、稠度及各龄期抗压强度均呈先上升后降低的趋势,泌水率呈先降低后上升的趋势.苯丙乳液掺量为２％是其性能变化拐点,此条件下,充填料浆流动度、坍落度、稠度分别提高了２０％、１７．１４％、５．１％,泌水率降低了２８．０４％,充填体１d、３d、７d、２８d抗压强度分别增加２５％、１８．６８％、２４．２３％、２４．６８％,充填料浆和易性和力学性能均满足矿山采场充填需求.借助SEM 扫描电子显微镜观察不同掺量苯丙乳液改性下充填体微观结构形貌,研究发现,充填体主导水化产物为针棒状钙矾石和团絮状水化 C—S—H 凝胶,当水化体系中未掺加苯丙乳液时,微观结构形貌呈交联蜂窝状,相邻产物间的大孔洞数量较多;随着苯丙乳液掺量的增加,乳液 中 的 活 性 集 团 与 液 相 中 游 离 的 Ca２＋ 、Si４＋ 和Al３＋ 结合形成新化学键,增加了结构聚合度,微观形貌由稀疏的蜂窝状结构转变为堆积密实度较高的层状,钙矾石与C—S—H 凝胶交错搭接将骨料颗粒联结成整体,使充填体具有较高的力学性能。     

高硫尾砂胶凝材料试验研究

某选厂高硫尾砂采用普通硅酸盐水泥作胶凝材料时,其充填体抗压强度在后期出现衰减。针对该高硫尾砂,研制出了2种胶凝材料,并将该2种胶凝材料与普通硅酸盐水泥进行抗压强度、坍落度、泌水性等对比试验,结果表明,2种新胶凝材料灰砂比为1∶8的胶结试块的后期强度持续增加,90 d抗压强度可分别达到3.21 MPa和2.95 MPa,较42.5普通硅酸盐水泥增加了1~3倍,且充填料浆的坍落度、泌水性等指标无明显变化。     

高强高性能喷射混凝土试验研究及应用

喷射混凝土的强度直接决定了锚喷巷道的支护效果,特别是高应力深井的开采和锚网喷的普遍推广应用,对喷射混凝土强度的要求也越来越高.随着矿井开采深度的加大,巷道围岩应力随之增大,而目前所用的普通喷射混凝土的强度已不能满足高应力巷道的支护.通过试验,在普通混凝土中掺入一定量的高活性矿物MK-1,利用其化学效应和物理分子结构,提高了混凝土的强度和防渗水能力,同时也降低了混凝土回弹率.施工工艺改进后,巷道支护效果明显且支护成本降低.     

高强高性能钢纤维混凝土在龙固煤矿冻结井筒筑壁施工中的应用研究

龙固煤矿北风井,井深746m,冲积层厚675m,冻结深度730m。冻结段采用现浇钢筋混凝土复合井壁,外壁和内壁在井深超过580m后,均采用CF80高强高性能钢纤维混凝土浇筑。根据工程特点,采用当地原材料和专用的高效矿物掺合料,配制出了CF80高强高性能钢纤维混凝土。试验室模拟和现场试验研究表明,CF80混凝土完全可以满足深厚冲积层冻结井筒井壁施工要求。     

脱硫石膏配制胶结材和混凝土的研究

以脱硫石膏、水泥、石子、砂子、外加剂为原料配制胶结材和混凝土,并研究了所配制的胶结材和混凝土的性能。结果表明:脱硫石膏经过烘干、筛分后,与水泥、高效减水剂混合能够作为胶凝材料。用脱硫石膏替代10%水泥配制成胶砂,其抗压、抗折强度均满足P.O42.5水泥的强度指标要求,凝结时间及安定性合格;采用脱硫石膏替代30%水泥,添加减水剂配制成混凝土,其强度满足C30混凝土指标要求,抗渗性能达到P12抗渗等级要求。本研究结果如果能够实施,既可以大量利用脱硫石膏,又可以解决环境污染。     

冻结井壁高强高性能混凝土配合比设计及应用

顾桥煤矿二水平延深工程新建进风井和回风井2个井筒,均采用冻结法凿井,冻结深度分别为472和464m。2个井筒在300m深以下均要穿过多个厚膨胀粘土层。根据2个井筒深部厚膨胀粘土层段内层井壁耐久性和防裂、抗渗要求,确定了井壁高强高性能混凝土配制思路。采用全计算方法,设计了高强高性能混凝土配合比参数。合理选择了原材料,通过试验,优选了C60、C65和C70高强高性能混凝土配合比,并应用于井壁施工,取得了良好的效果。     

低密度高强度水泥浆体系研究

低压易漏地层在固井过程中易发生漏失,因此低压易漏地层固井要求降低水泥浆密度.介绍了一种能满足低压易漏地层的密度为1.20～1.50g/cm3低密度高强度水泥浆体系,该体系引入了一种根据紧密堆积理论开发的增强材料DRB- 1S,DRB- 1S能够使漂珠低密度水泥浆体系具有良好的稳定性及密实性.低密度高强度水泥浆性能评价结果表明:该水泥浆体系稠化时间易调,失水量低于50mL,24h抗压强度高于10MPa,体系稳定,满足固井施工要求.     

高强高性能混凝土原材料的筛选试验研究

对水泥、不同砂石骨料、不同矿物掺合料的混凝土试配进行试验,测定了混凝土强度的发展变化,对比分析砂石骨料、矿物掺合料对高强度混凝土性能的影响,再进一步测定不同高效减水剂与试验用水泥及掺合料的相容性,从中优选出适于高强高性能混凝土配制使用的原材料、矿物掺合料及高效减水剂,供试验配制使用。     

水硬性石膏胶凝材料性能影响因素研究

研究了硅铝质火山灰混合材、α型半水石膏强度、激发剂的品种与掺加量及养护方法对水硬性石膏胶凝材料性能的影响。结果表明:将CaO、Al2O3含量高、SiO2含量较低的高活性混合材,与α型半水石膏按一定比例混合,并以硅酸盐水泥作为激发剂,可配制出性能优良的水硬性石膏胶凝材料。     

磷石膏制备胶结材和混凝土的研究

以磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土,并对其性能进行了研究。结果表明:掺入5%的磷石膏的胶砂试块的抗压抗折强度均满足P.O42.5水泥的指标要求,掺入10%~15%的磷石膏的胶砂试块抗压抗折强度能达到P.O32.5水泥的指标要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂可以配制C30混凝土,抗渗性能达到P12抗渗等级要求。     

矿用高性能聚合物改性混凝土的应用研究

为了解决普通混凝土在井巷施工和使用过程中存在脆性大、柔性不足等问题,研制出一种矿用高性能聚合物改性混凝土.通过正交试验研究了聚丙烯酸乳液和苯丙乳液,聚灰比、水灰比、减水剂掺量和砂率对混凝土力学性能的影响,确定了矿用高性能聚合物改性混凝土的配合比,并进行了井下试验,分析了该混凝土修补巷道裂缝的机理.结果表明:聚丙烯酸酯乳液对混凝土有更好的改性作用.与普通混凝土相比,研制的聚合物改性混凝土抗折强度提高了39.3%,劈裂抗拉强度提高了53.1%,黏结强度提高了73.0%,抗渗性提高了83.3%.     

高强木素灌浆材料的试验研究

试验研究出高强木素新型本质素类化学灌浆材料，具有原材料价廉、源广的特点。适用于含水地层和有水裂缝的防渗堵漏、补强固结的灌浆工程。详细介绍了这种灌浆材料的配方组成及性能特点．     

大掺量粉煤灰高性能混凝土性能研究

通过选用当地原材料来配置大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究表明,粉煤灰掺量在40%范围内,在混凝土原材料品质优良稳定的前提下,生产出的混凝土的工作性能、强度、收缩、耐久性等均可达到高性能混凝土的要求,该结论为大掺量粉煤灰高性能混凝土在河北省的应用打下了基础。